Post on 19-Jul-2015
A. Gerak, Jarak, danPerpindahan
B. Kelajuan danKecepatan
C. Percepatan
D. Gerak LurusBeraturan
E. Gerak LurusBerubahBeraturan
Gerak Lurus
45
menganalisis besaran Fisika pada gerak dengan kecepatan dan percepatankonstan
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menerapkan konsep dan prinsip dasar kinematika dan dinamika benda titik.
Hasil yang harus Anda capai:
Pengaturan kecepatan yang tepat pada sebuah kereta api akanmengefektifkan waktu tempuh yang diharapkan.
Bab
3Sumber: www.google-images.com
46 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
A. Gerak, Jarak, dan Perpindahan
1. Perpindahan Sepanjang Sumbu-x
Gambar 3.1Pesawat bergerak terhadaplandasan. Dapatkah pesawat
tersebut dikatakan diam?
Sumber: www.portalbrasil.com
Tes Kompetensi Awal
47Gerak Lurus
Gambar 3.3Perpindahan sepanjang sumbu-xnegatif.
Contoh 3.1
Perpindahan merupakan besaranvektor, dan jarak merupakan besaranskalar.
Ingatlah
Gambar 3.2Perpindahan sepanjang sumbu-xpositif.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
A (m)B
arah gerak
Sebutkan peristiwa-peristiwa disekitar Anda yang melibatkankonsep perpindahan dan jarak.
Tantanganuntuk Anda
A C
bergerak ke arah x negatif kedudukan awalkedudukan akhir
B
posisi awal (x1)posisi akhir (x2)
–4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4
A C
posisi awal (x1) posisi akhir (x2)
kedudukan awal kedudukan akhir
B
bergerak ke arah x positif
–4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4
48 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
Tes Kompetensi Subbab A
B. Kelajuan dan Kecepatan
2 2(6) (8)
Contoh 3.2
6 m
8 m
AB
C
x
Kata Kunci• jarak• perpindahan
49Gerak Lurus
1. Kelajuan Rata-Rata (Besar Kecepatan Rata-Rata)
Gambar 3.4Alat ukur kelajuan (speedometer)pada sepeda motor.
Gambar 3.5Grafik jarak s terhadap waktu tdari benda A dan benda B.
Mari Mencari Tahu
Jarak (s)
Benda A
Benda B
Waktu( t)
Contoh 3.3
50 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
2. Kelajuan Sesaat (Besar Kecepatan Sesaat)
0limt
s
t
3. Kecepatan Rata-Rata
Contoh 3.4
Dengan mengendarai mobil,Melisa menempuh jarak sejauhz km dengan kecepatanx km/jam. Jika Melisa pulangkembali dengan menempuh jarakyang sama dengan kecepatan ykm/jam, berapakah kecepatanpulang dan pergi Melisa?
Tantanganuntuk Anda
51Gerak Lurus
Contoh 3.5
4. Kecepatan Sesaat
tGambar 3.6Grafik kecepatan sesaat
Waktu (t)
Kedudukan (y)
y
Tes Kompetensi Subbab B
Mari Mencari Tahu
Kata Kunci• speed• velocity• kelajuan rata-rata
( 6 m) (6 m)
10s 2s
Seekor semut berjalan di lintasanlurus yang dianggap sebagaisumbu-x.Persamaan perpindahan semutpada sumbu-x adalahx = 4t2 + 10t – 2, dengan x dalammm dan t dalam sekon.Hitung kecepatan rata-rata semuttersebut pada selang waktu antarat = 1s dan t = 2 s.
Tantanganuntuk Anda
t
52 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
C. Percepatan
Gambar 3.7Hasil ketikan pada pewaktu ketik:
(a) untuk gerak lurus beraturan(kecepatan tetap);
(b) untuk gerak lurus berubahberaturan (percepatan tetap).
(a)
(b)
t
1. Percepatan Rata-Rata
Aktivitas Fisika 3.1
Percepatan Benda Jatuh Bebas
Tujuan PercobaanMemahami gerak benda yang mengalami percepatan.
Alat-Alat Percobaan1. Pewaktu ketik (ticker timer)2. Pita pewaktu ketik3. Benda (bola, penghapus papan tulis, atau bolpoin)
Langkah-Langkah Percobaan1. Susun alat seperti pada gambar berikut .
2. Nyalakan pewaktu ketik.3. Lepaskan benda agar terjatuh menuju lantai. Upayakan agar pita tidak
terhambat pewaktu ketik4. Bagaimana jejak pewaktu ketik pada pita? Apa yang menyebabkan benda jatuh?5. Kesimpulan apa yang Anda peroleh dari percobaan tersebut?
53Gerak Lurus
t
t
t
trolitali
bebanw
Gambar 3.8Troli dihubungkan dengan bebanmelalui tali.
�
� �� ��
Gambar 3.9Kecepatan sesaat sebagai fungsi waktu.
2 1
2 1
at t
2 m/s 10 m/s
2 s 1s
Contoh 3.6
O Waktu (s)
Kecepatan v (m/s)
v3
v1
t1 t2 t3
A
Bv2
C
54 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
0t
2. Percepatan Sesaat
t
Gambar 3.10Grafik kecepatan terhadap waktu.
Waktu (t)
Kecepatan
B
A
t
v
t
3. Besar Percepatan
Gambar 3.11Perlajuan berbeda
dengan percepatan.
A
v = 60 km/jam
v = –60 km/jam
B
Tes Kompetensi Subbab C
Kata Kunci• ticker timer• percepatan• perlambatan
55Gerak Lurus
D. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
t(s)
x(m)
A
B
920
18
32
2
1
Gambar 3.12Grafik kecepatan terhadap waktupada gerak lurus beraturan.
t (s)
v (m/s)
s = vt
Gambar 3.13Grafik jarak terhadap waktu
v2
v1
t (s)
s (m)
2
1
Contoh 3.7
t (s)
v (m/s)
12
1 2 3 4 5 6
s
56 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
Tes Kompetensi Subbab D
60
t (menit)
v (m/s)
40
20
90 180 270
t (sekon)
v (m/s)
s
12
Jarak kota Banda Aceh ke kotaMedan adalah 360 km. Sebuahmobil bergerak dari kota BandaAceh ke kota Medan dengankecepatan rata-rata 20 km/jam.Satu jam kemudian, mobil lainbergerak dari kota Medan ke kotaBanda Aceh dengan kecepatan20 km/30 menit. Setelah berapakilometerkah dari kota Medankedua mobil itu bertemu?
Tantanganuntuk Anda
Tentukan:a. kecepatan gerak benda;b. besarnya perpindahan benda
setelah bergerak selama 10 s.
Gambar berikut menunjukkangrafik (s – t) dari sebuah benda yangbergerak lurus beraturan.
15
180
t (s)
s (m)
o)
Tantanganuntuk Anda
Contoh 3.8
57Gerak Lurus
t (s)
s (m)
6
24
E. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gambar 3.14Grafik v – t pada gerak lurusberubah beraturan.
t (s)
v (m/s)
vt
v0
t
s
v
58 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
Gambar 3.15Grafik s – t dari
(a) percepatan a > 0(b) percepatan a < 0
(a)
(b)
t (s)
t (s)
s (m)
s (m)
Gambar 3.16Grafik v – t gerak lurus
diperlambat beraturan.
t (s)
v (m/s)
v0
0
Sebutkan contoh-contoh gerakyang termasuk GLB dan GLBB,masing-masing tiga buah.
Tantanganuntuk Anda
59Gerak Lurus
1. Gerak Jatuh Bebas
��� ���
�
� � � �
�
� �
�
Contoh 3.9
Contoh 3.10
Sebuah mobil bergerak dengankelajuan 10 m/s. Tiba-tiba mobiltersebut direm sehinggamengalami perlambatan 5 m/s. Jarakyang ditempuh mobil sampaiberhenti adalah ....A. 10 m D. 25 mB. 15 m E. 30 mC. 20 m
UMPTN, 1999
PembahasanDiketahui:v
0= 10 m/s
a = 5 m/s2
Mobil direm hingga berhenti,berartiv
t = 0
vt2 = v
02 – 2 a s
s = 2 2
2
10 m/s 0
2 5 m/s
s = 2 2
2
100 m /s
2 5 m/s
= 10 mJadi, jarak yang ditempuh mobilsampai berhenti adalah 10 m.
Jawaban: a
Pembahasan Soal
60 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
Gambar 3.18(a) Bulu ayam dan batu dijatuhkan di
dalam tabung berisi udara.(b) Bulu ayam dan batu dijatuhkan di
dalam tabung hampa udara.
(a) (b)
Gambar 3.19Sebuah benda dijatuhkan dari
ketinggian h.
h0
v s
ht
Gambar 3.17Sekelompok penerjun membentuk
pola diamond.
61Gerak Lurus
h0
v s
ht
air kolam
Contoh 3.11
Contoh 3.12
Informasiuntuk Anda
Konon, Galileo menjatuhkanbenda-benda yang beratnyaberbeda-beda dari puncak MenaraCondong Pisa, kemudianmembandingkan gerak jatuhnya.Galileo menemukan bahwa benda-benda yang beratnya berbeda-bedatersebut, ketika dilepaskan padasaat yang sama, jatuh bendabersamaan dan mengenai tanahpada saat yang sama.
Galileo is said to have droppedobjects of various weight from thetop of the Leading Tower of Pisa andcompared their falls. He found thatobjects of various weights, whenreleased at the same time, falltogether and hit the ground at thesame time.
Sumber: Conceptual Physics, 1998
Information for You
62 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
2. Gerak Vertikal ke Atas
Gambar 3.20Gerak vertikal ke atas merupakan
gerak diperlambat.
1
2
Gambar 3.21Grafik v – t dari benda yang
dilemparkan ke atas, lalu jatuhkembali ke titik semula.
v (m/s)
t(s)0
titik m
inim
um
1
21
2
02
63Gerak Lurus
Pada waktu bersamaan, dua buahbola dilempar ke atas dengankelajuan masing-masing v
1 = 10 m/s
(bola I) dan v2 = 20 m/s (bola II). Jarak
antara kedua bola pada saat bola Imencapai titik tertinggi adalah ....a. 30 mb. 25 mc. 20 md. 15 me. 10 m
UMPTN, 1997
PembahasanTinggi maksimum bola I:
h1maks
= 2
1
2v
g=
2
2
10m/s
2 10m/s
= 5 mWaktu yang diperlukan bola I untukmencapai tinggi maksimum adalah
t1 = 1v
g=
2
10 m/s10 m/s
Ketinggian bola II pada saatt
1= 1 s adalah
h2= v
2t
1 –
1
2gt
1
= (20 m/s)(1s) –1
2(10 m/s2) (1s)2
= 20 m – 5 m = 15 mJarak bola II dengan bola I adalah
h = h2– h
1
= 15 m – 5 m = 10 mJawaban: e
Pembahasan Soal
Contoh 3.13
0
64 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
1
21
2
2
2
(20 m/s)
2 10m/s
2
2 30 m/s
10m/s
2
2
(30m/s)
2 10 m/s
1
21
2
1
21
2
Contoh 3.14
Benda a dan B masing-masingmassanya m
A dan m
B. Pada saat
bersamaan, dilepaskan dariketinggian yang sama. Jika waktuuntuk sampai di tanah masing-masing t
A dan t
B, pernyataan yang
benar adalah ....a. t
A > t
B, jika m
A > m
B
b. tA < t
B, jika m
A < m
B
c. tA
tB, tidak dipengaruhi massa
d. tA > t
B, jika m
A < m
B
e. tA < t
B, jika m
A > m
B
UMPTN , 1997
PembahasanPersamaan umum gerak jatuh bebasadalah
y =
1
2gt2
sehingga
y =
2yg
Dari persamaan tersebut, jelasbahwa waktu yang diperlukanbenda untuk sampai di tanah tidakdipengaruhi oeh massa, tetapi hanyabergantung pada ketinggiandengan menganggap gesekan udaradiabaikan.
Jawaban: c
Pembahasan Soal
Tes Kompetensi Subbab E
65Gerak Lurus
t (s)
s (m)
44
20
Rangkuman
v (m/s)
6
t (s)0 2 6 9
66 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
Peta Konsep
Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda memperolehmanfaat, di antaranya Anda mengetahui besaran-besaran yang terdapat pada sebuah benda yangsedang bergerak. Ceritakan di depan kelas manfaatyang Anda peroleh setelah mempelajari bab ini. Bagian
Refleksi
manakah dari materi bab ini yang Anda anggap sulit?Diskusikan dengan teman Anda atau tanyakan kepadaguru Anda materi yang Anda anggap sulit tersebut.Lengkapilah rangkuman jika Anda menganggap adamateri yang belum terangkum.
67Gerak Lurus
v (m/s)
t (s)0 3
4
13
Tes Kompetensi Bab 3
t (s)
v (m/s)
t (s)
v (m/s) s(m)
s (m)
t(s)
v (m/s)
s (m)
t (s)6
24
0v(m/s)
t(s)0
2 4 6 8 10 12
5
10
s (m)
t (s)0
B
A
t(s)
t(s)
68 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
y
t0
y
t0y
t0
y
t0y
t0
t (s)
v (m/s)
0 10
50
t (s)
v Ketut
v Made
5 12
s (m)